[发明专利]一种可连续操作的固态发酵堆肥装置及堆肥工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态发酵的装置和工艺，特别涉及一种可连续操作的固态发酵装置和堆肥工艺。

背景技术

固态发酵指微生物在没有或者几乎没有游离水的固态培养基上生长、繁殖以及代谢的生物转化过程。微生物生长和代谢所需要的氧气主要来自于气相，只有很少的一部分以溶解氧的形式存在于与固态培养基混合在一起的水中，所以固态发酵涉及气、液、固三相，其传质、传热状况比在液体深层发酵中变得复杂。

固态发酵反应器是进行固态发酵的主要场所，对于微生物反应器的设计除了考虑氧的传递外，还要考虑如何控制培养基的温度和含水量，另外还需要考虑两个方面：菌体的形态以及剪切力对菌体的影响。对固态发酵反应器的设计出现过以下几种类型：填充床反应器、流化床反应器、转鼓反应器、浅盘式反应器、搅拌反应器。人们一直对这些固态发酵反应器进行研究和改进，但是这些反应器都没有从根本上同时解决氧传递、热传递和水分传递以及提供菌体生长代谢的最佳环境。

堆肥是固态发酵的一种应用，可以分为一般堆肥和高温堆肥两种[中国农业百科全书：农业化学卷，P48.1996.0601]。堆肥的原料广泛，可以是作物秸秆、人畜粪尿、生活垃圾、园林修剪物、杂草、污泥等，通过一定的堆肥条件，杀灭其中的病原菌、虫卵和杂草种子等，同时可以将这些堆肥原料转化为有机肥料，提供给农业部门作为重要的生产资料。

堆肥技术已经得到了广泛的应用，出现了多种堆肥系统：条垛系统、强制通风静态垛系统和反应器系统。条垛系统是将堆肥原料堆成条垛状，在通气条件下进行堆肥，一般采用两种方式达到通气要求：强制通风和机械搅拌。对于条垛系统来说，最重要的是场地，同时为了保持一定的堆温，条垛系统必须具有一定的规模，条垛式系统的缺点是产生大量的臭味及病原菌杀灭不完全，堆肥时间长；强制通风静态垛系统是对条垛式系统的改进，通过强制通风给堆体供氧和排除代谢气体，堆体需要定期翻动，劳动强度大；反应器系统是一个完全密闭的筒仓，空气从底部供给，与堆料形成逆向流，反应器系统虽然具有占地面积小、无臭操作、堆肥产品优质等优点，但是其造价比较高，推广困难。以上三种堆肥方式均存在产品质量不均一的问题。

随着城市建设的发展和城市人口的增加，我国城市垃圾的产生量不断增加，垃圾污染已经成为困扰城市发展的严重社会问题。世界各国都把城市固体废弃物的减量化、无害化和资源化的“三化”方针作为综合解决城市垃圾的原则，据统计超过22％的城市固体垃圾是食物相关垃圾，这些垃圾营养丰富，是堆肥化操作的重要原料。同时，随着农业和畜牧业的发展，产生了大量有机废弃物如秸秆和畜禽粪便，如果不加以利用，将会造成资源的严重浪费和环境的污染。作物秸秆和畜禽粪便以及其他固体废弃物中含有大量的有机质和养分，据估算可以提供氮素470-550万吨，磷素280-310万吨，钾素560-590万吨，有机质约6亿吨，同时还包括大量的微量元素。将这些有机物料进行高效的腐熟处理，不仅可以解决环境问题，还可以为农业的发展提供大量的有机肥源，实现“绿色农业”和“可持续发展的农业”。将固态有机废弃物腐熟作为有机废弃物资源化的一个重要手段，已经得到了世界各国的重视，固态有机物堆肥化的比率正在逐年上升。然而常规的堆肥具有劳动强度大、过程中产生臭味、病原菌杀灭不完全、成本高等缺点，而本发明的固态发酵工艺，造价低、操作成本低、无臭、保温和病原菌杀灭完全、可以实现完全的机械化等优势。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的固态发酵特别是堆肥发酵技术中存在的臭味、病原菌杀灭不完全、成本高和劳动强度大等缺陷，从而提供一种能应用于城市垃圾处理以及工农业废弃物的堆肥的固态发酵的装置，该装置的发酵主仓结构简单，采用砖混代替金属结构，节约了金属降低了造价，有利于推广应用。

本发明的另一目的是提供一种可连续操作的固态发酵堆肥工艺，该固态发酵工艺的操作成本低、无臭、病原菌杀灭完全、可以实现完全的机械化。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：